DE102007062492B4 - Process for the production of a cementitious shaped block and manufactured molded block - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines zementgebundenen Formsteins mit einer Druckfestigkeit von 3 bis 20 N/mm2 und einer Rohdichte von 1 bis 1,5 kg/dm3 mit den Schritten des Herstellens einer Mischung mit einem effektiven Wasser-Zement-Verhältnis von 0,35 bis 0,60, die aus Partikeln, die aus vorgenässtem Porenbetonbruchgranulat mit einer Korngröße von bis zu 10 mm bestehen, 150 bis 400 kg/m3 hydraulisch aushärtendem Zement, bis zu 20 Gew.-% Steinkohleflugasche, max. 50 Gew.-% inerten Zuschlagstoffen, ausgewählt aus Sand, Quarzsand und Kies, und einem Volumen Wasser besteht, Pressen der Mischung bei einem Druck von 3 bis 25 N/mm2 in eine Form, wobei die Mischung beim Pressen einer Vibration von 30 bis 200 Hz ausgesetzt wird, und Aushärtenlassen der gepressten Mischung.A method of producing a cementitious shaped block having a compressive strength of 3 to 20 N / mm 2 and a bulk density of 1 to 1.5 kg / dm 3, comprising the steps of preparing a mixture having an effective water to cement ratio of 0.35 to 0, 60, consisting of particles consisting of pre-aerated aerated concrete crushed granules with a particle size of up to 10 mm, 150 to 400 kg / m3 of hydraulically hardening cement, up to 20% by weight hard coal fly ash, max. 50 wt.% Of inert aggregates selected from sand, quartz sand and gravel and one volume of water, pressing the mixture at a pressure of 3 to 25 N / mm 2 into a mold, the mixture compressing a vibration of 30 to 200 Hz, and allowing the pressed mixture to cure.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen zementgebundenen Formstein und ein Verfahren zu dessen Herstellung. Der erfindungsgemäße zementgebundene Formstein weist ein spezifisches Gewicht bzw. eine Rohdichte von 1,0 bis 1,5 kg/dm3 auf, und kann damit als Leichtstein bezeichnet werden; die Druckfestigkeit beträgt 3 bis 20 N/mm2, was zur Verwendung als Baustein für tragende Wände im Hausbau ausreicht. Der erfindungsgemäße Formstein zeichnet sich dadurch aus, dass er aus rezykliertem Porenbeton in einer Zementmatrix besteht.The present invention relates to a cementitious shaped block and a method for its production. The cementitious shaped stone according to the invention has a specific weight or bulk density of 1.0 to 1.5 kg / dm 3 , and can thus be referred to as Leichtstein; the compressive strength is 3 to 20 N / mm 2, which is sufficient for use as a component for load-bearing walls in building construction. The molded block according to the invention is characterized in that it consists of recycled aerated concrete in a cement matrix.

Stand der TechnikState of the art

Als Porenbeton wird ein mineralischer Baustoff mit geringer Dichte bezeichnet, z.B. mit einer Rohdichte von 0,3 bis 1,0 kg/dm3. Porenbeton wird durch Autoklavbehandlung einer aufgeschäumten Mischung aus Branntkalk, Quarzsand und Wasser, optional zusätzlich mit Zement und/oder Gips hergestellt. Diese aufgeschäumte Mischung entsteht dadurch, dass ein Treibmittel, vorzugsweise Aluminiumpulver zugegeben wird, das die Gaserzeugung auslöst, welche zur Porenbildung in der Masse führt. Die aufgeschäumte Mischung weist eine ausreichende Standfestigkeit auf, um in gewünschte Formen zerteilt zu werden. Die Aushärtung erfolgt im Autoklaven in einer Sattdampfatmosphäre bei 180 bis zu 200 °C für bis zu 12 h.As aerated concrete a mineral building material is called low density, for example, with a bulk density of 0.3 to 1.0 kg / dm. 3 Aerated concrete is produced by autoclaving a foamed mixture of quicklime, quartz sand and water, optionally additionally with cement and / or gypsum. This foamed mixture is formed by adding a blowing agent, preferably aluminum powder, which triggers gas generation, which leads to pore formation in the mass. The foamed mixture has sufficient stability to be cut into desired shapes. The curing takes place in an autoclave in a saturated steam atmosphere at 180 to 200 ° C for up to 12 h.

Im Unterschied zu normalem Beton, bei dem Quarzsand, Kies oder andere inerte Füllstoffe in die Zementmatrix eingebunden sind, die durch die hydraulische Aushärtung des Zements mit Wasser entsteht, nimmt der Quarzsand bzw. das Quarzmehl bei der Autoklavbehandlung der aufgeschäumten Mischung an der Reaktion zur Bildung der Matrix teil, sodass Quarzsand bzw. -mehl bei Porenbeton nicht als inerter Füllstoff vorliegt.Unlike normal concrete, in which quartz sand, gravel or other inert fillers are incorporated into the cementitious matrix resulting from the hydraulic hardening of the cement with water, the quartz sand or silica flour undergoes reaction in the autoclave treatment of the foamed mixture to form the reaction the matrix so that quartz sand or flour is not present as an inert filler in aerated concrete.

Bei der Zerkleinerung von Porenbeton, beispielsweise bei der Rezyklierung bereits verbauten Porenbetons, oder beim Bohren oder Fräsen von Porenbeton anfallendes Mehl lässt sich bislang nicht wieder verwerten. Dies liegt in der porösen Struktur des Porenbetons begründet, die als Hohlräume definierende oder Hohlräume umschließende Calcium-Silikat-Hydrat-Matrix beschrieben werden kann. Aufgrund dieser Struktur des Porenbetons werden die Partikel des Porenbetonbruchgranulats vorliegend auch als poröse Partikel aus Calcium-Silikat-Hydrat-Matrix bezeichnet. In the crushing of aerated concrete, for example, in the recycling of already built-in aerated concrete, or when drilling or milling of cellular concrete resulting flour can not be recycled so far. This is due to the porous structure of the cellular concrete, which can be described as cavities defining or cavities enclosing calcium silicate hydrate matrix. Due to this structure of the aerated concrete, the particles of the aerated concrete crushed granulate are also referred to herein as porous particles of calcium silicate hydrate matrix.

So beschreibt die DE 199 31 898 C1 ein Verfahren zur Herstellung von Porenbeton aus Quarzmehl, hydraulischen Bindemitteln und Wasser, bei dem die Masse nach dem Aufschäumen in einer Gießform ausschließlich vertikal gerichteten Schwingungen ausgesetzt wird, um den Gehalt an Anmachwasser zu reduzieren, wobei die Poren gleichmäßiger über den Querschnitt des Porenbetons verteilt bleiben.That's how it describes DE 199 31 898 C1 a process for the production of aerated concrete from quartz powder, hydraulic binders and water, in which the mass is exposed after foaming in a mold exclusively vertically directed vibrations to reduce the content of mixing water, the pores remain more evenly distributed over the cross section of the cellular concrete ,

Die Zerkleinerung von Porenbeton führt zu einem sehr großen Anteil, beispielsweise bis zu 50 Gew.-% oder darüber an Porenbetonbruchsand oder Porenbetonbruchgranulat mit einer geringen Festigkeit der Partikel, die beispielsweise für eine Verwendung im Straßenbau zu gering ist. Wegen der Instabilität verdichteten Porenbetonbruchsandes, oder hier gleichbedeutend verwendet -granulats, ist dieser nur in geringen Mengen als Inhaltsstoff bei verdichteten Untergründen zugelassen. Bei der Rezyklierung von Betonbruch ist Bruchmaterial aus Porenbeton ebenfalls nur begrenzt zugelassen, derzeit in einem Gewichtsanteil von maximal von max. 5 Gew.-%. Der Grund für die strikte Begrenzung des Anteils von Porenbetonbruchsand oder Porenbetonbruchgranulat als Zuschlagsstoff in zementgebundenen Materialien liegt darin, dass der Zusatz von Porenbetonbruchmaterial jedenfalls bei herkömmlicher Verarbeitung die Festigkeit und Struktur des Endprodukts beeinträchtigt. The crushing of aerated concrete leads to a very large proportion, for example up to 50 wt .-% or more of aerated concrete crushed or aerated concrete crushed granules with a low strength of the particles, which is too low, for example, for use in road construction. Due to the instability of compressed aerated concrete crushed sand, or granulate used here, it is only permitted in small quantities as an ingredient in compacted substrates. In the recycling of concrete fracture fracture material made of aerated concrete is also only limited permitted, currently in a maximum weight of max. 5% by weight. The reason for strictly limiting the fraction of aerated concrete crushed or aerated concrete granules as aggregate in cementitious materials is that the addition of aerated concrete fracture material in any event compromises the strength and structure of the final product in conventional processing.

Die DE 102 42 524 A1 beschreibt Leichtbetone, die einen Gehalt an expandiertem Polystyrol aufweisen und daher eine verringerte Wärmeleitfähigkeit bei verminderter Druckfestigkeit haben. Zur Rezyklierung von Leichtbetonen mit Polystyrol wird das Schmelzen des expandierten Polystyrols vorgeschlagen, um dieses aus Betonbruch zu entfernen. Bei der Vorbereitung der Erfindung zeigte sich, dass ein Grund für den Ausschluss bzw. die Begrenzung des Zusatzes an Porenbetonbruchgranulat zu zementgebundenen Formmassen darin begründet ist, dass beim Mischen einer Zusammensetzung mit einem anderen Gehalt an Porenbetonbruchgranulat die Konsistenz der mit Wasser versetzten Mischung schlechter wird, nämlich steifer und schlechter verformbar wird, und überdies die Homogenität der Mischung beeinträchtigt wird, beispielsweise durch das Verklumpen von Porenbetongranulat. Diese Beeinträchtigung der Homogenität einer Mischung zur Herstellung zementgebundener Steine mit einem Gehalt an Porenbetonbruchgranulat führte zu Fehlstellen im Rohling, die wiederum die Festigkeit des fertigen Steins verringerten. Auf Grund der geringen Festigkeit des Porenbetonbruchgranulats kann eine ausreichende Verdichtung, beispielsweise durch Vibration nicht erreicht werden, was ebenfalls die Bildung von Fehlstellen in Formling verursacht.The DE 102 42 524 A1 describes lightweight concretes which have a content of expanded polystyrene and therefore have a reduced thermal conductivity with reduced compressive strength. For the recycling of lightweight concrete with polystyrene, the melting of the expanded polystyrene is proposed to remove it from concrete fracture. In preparing the invention, it has been found that a reason for excluding the addition of aerated concrete crushed granules to cementitious molding compositions is that when mixing a composition having a different content of aerated concrete crushed granules, the consistency of the aerated mixture becomes poorer, namely stiffer and less deformable, and moreover the homogeneity of the mixture is impaired, for example by the agglomeration of porous concrete granules. This impairment of the homogeneity of a mixture for producing cementitious stones containing aerated concrete crushed granules resulted in defects in the blank, which in turn reduced the strength of the finished brick. Due to the low strength of the aerated concrete crushed granules, sufficient compaction, for example by vibration, can not be achieved, which also causes the formation of voids in the molding.

Die DE 19735063 A1 beschreibt die Umhüllung von Betonzuschlägen aus dichtem und porigem Gefüge, wodurch eine feuchtesperrende Wirkung erzielt wird.The DE 19735063 A1 describes the coating of concrete aggregates of dense and porous structure, whereby a moisture barrier effect is achieved.

Die DE 10354711 A1 beschreibt aus Baustoffabfällen hergestellte poröse Granulate mit einem Porenbetonanteil von 20 bis 70 Masseprozent sowie deren Verwendung. Das Granulat wird mit einer Mischung aus Ziegelmehl und Ton beschichtet und anschließend bei hohen Temperaturen gebrannt. The DE 10354711 A1 describes porous granules produced from building material waste with an aerated concrete content of 20 to 70 percent by mass and their use. The granules are coated with a mixture of clay and clay and then fired at high temperatures.

Die DE 1811033 A beschreibt einen Zuschlagsstoff für Leichtbeton aus porösen Körnern sowie ein Verfahren zur Herstellung dieses Zuschlagsstoffes. Der Zuschlagsstoff besteht aus dampfgehärteten, kugelförmigen Gasbetonteilchen und/oder Porenbetonteilchen mit versiegelter oder verdichteter Oberfläche.The DE 1811033 A describes an aggregate for lightweight concrete from porous grains and a method for producing this aggregate. The aggregate consists of steam-hardened, spherical aerated concrete particles and / or porous concrete particles with a sealed or compacted surface.

Die DE 4324974 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Zuschlagsstoffes aus Porenbetonabfällen für ein hochwertiges Dämmmaterial, wobei der Porenbeton-Bruch gebrannt wird, sodass die Poren verschlossen werden.The DE 4324974 A1 describes a process for producing a lightweight aggregate waste aggregate for a high quality insulation material, whereby the aerated concrete fracture is fired to close the pores.

Die DE 2524147 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Wandbauplatten aus dampfgehärtetem Gasbetonbruch- und/oder Gasbetonabfallmaterial.The DE 2524147 A1 describes a method for producing wallboard from vapor-cured gas concrete fracture and / or gas concrete waste material.

Die DE 19931898 C1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Porenbeton aus Quarzmehl, hydraulischem Bindemittel und Wasser.The DE 19931898 C1 describes a process for the production of cellular concrete from quartz powder, hydraulic binder and water.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Angesichts einer mangelnden Verwertungsmöglichkeit für Porenbetonbruchgranulat, beispielsweise mit einer Korngröße von < 1 mm bis < 8 mm stellt sich der vorliegenden Erfindung die Aufgabe, einen Formstein mit hinreichender Festigkeit und hinreichend geringer Wärmeleitfähigkeit bereitzustellen, der zumindest zu einem Teil, vorzugsweise ausschließlich aus hinreichend verfestigtem Porenbetonbruchgranulat besteht, das dann als Baustoff verwendet werden kann.In view of a lack of utilization possibility for porous concrete fracture granules, for example, with a particle size of <1 mm to <8 mm, the present invention has the object to provide a molded block with sufficient strength and sufficiently low thermal conductivity, at least in part, preferably exclusively from sufficiently solidified aerated concrete crushed granules exists, which can then be used as a building material.

Allgemeine Beschreibung der ErfindungGeneral description of the invention

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch Bereitstellen eines zementgebundenen Formsteins nach Anspruch 11 und eines Verfahrens zu dessen Herstellung nach Anspruch 1. Der erfindungsgemäße Formstein weist in eine Zementmatrix eingebundene Partikel aus Porenbeton auf, wobei die Zementmatrix hydraulisch ausgehärteter Zement ist, in den die Partikel aus Porenbeton eingebunden sind. The invention solves this problem by providing a cementitious shaped block according to claim 11 and a method for its production according to claim 1. The molded block according to the invention has in a cement matrix incorporated particles of aerated concrete, wherein the cementitious matrix is hydraulically cured cement into which the particles of cellular concrete are involved.

Wahlweise kann der erfindungsgemäße zementgebundene Formstein Zuschlagsstoffe enthalten, vorzugsweise Steinkohlenflugasche, oder inerte Zuschlagsstoffe, beispielsweise ausgewählt aus der Gruppe, die Sand, insbesondere Quarzsand, Sand mit einer Korngröße bis zu 4 oder 5 mm und Kies umfasst. Vorzugsweise besteht der erfindungsgemäße zementgebundene Formstein allein aus Partikeln aus Porenbeton, die in eine hydraulische ausgehärtete Zementmatrix eingebunden sind. Die Partikel aus Porenbeton, die entsprechend der üblichen Herstellungsweise von Porenbeton als Hohlräume begrenzende Calcium-Silikat-Hydrat-Matrix oder als Partikel aus poröser Calcium-Silikat-Hydrat-Matrix bezeichnet werden können, stammen vorzugsweise aus Porenbetonbruch oder Porenbetongranulat, beispielsweise aus rezykliertem Porenbeton, aus der Bauschuttaufbereitung oder Porenbetonpartikeln, die beim Bohren oder Fräsen von Porenbeton anfallen.Optionally, the cementitious shaped block according to the invention may contain additives, preferably hard coal fly ash, or inert additives, for example selected from the group comprising sand, in particular quartz sand, sand with a grain size of up to 4 or 5 mm and gravel. Preferably, the cementitious shaped block according to the invention consists solely of particles of aerated concrete, which are incorporated into a hydraulically cured cement matrix. The particles of aerated concrete, which can be referred to as the cavities limiting calcium silicate hydrate matrix or as particles of porous calcium silicate hydrate matrix according to the usual method of production of aerated concrete, are preferably derived from aerated concrete or aerated concrete granulate, for example, recycled aerated concrete, from the rubble processing or aerated concrete particles that are produced during drilling or milling of cellular concrete.

Der erfindungsgemäße Formstein zeichnet sich durch eine Druckfestigkeit im Bereich von zumindest 3 N/mm2, bevorzugt 5 bis 20 N/mm2, vorzugsweise 10 bis 15 N/mm2 und eine Rohdichte von ca. 1 bis 1,5 kg/dm3 aus.The shaped brick according to the invention is characterized by a compressive strength in the range of at least 3 N / mm 2, preferably 5 to 20 N / mm 2, preferably 10 to 15 N / mm 2 and an apparent density of about 1 to 1.5 kg / dm 3 out.

Die Eigenschaften des erfindungsgemäßen Formsteins können durch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren für diesen erreicht werden, bei dem Porenbetongranulat mit Zement und Wasser, gegebenenfalls unter Zusatz von Steinkohlenflugasche und/oder inerten Zuschlagsstoffen und optional unter Zusatz verflüssigender Zusätze vermischt und in eine Form gepresst wird. Erfindungsgemäß wird die Mischung während des Pressens verdichtet, nämlich durch Vibration während des Anliegens des Pressdrucks. Vorzugsweise erfolgt die Vibration eindimensional oder zweidimensional in einer Ebene senkrecht zur Wirkung des Pressdrucks.The properties of the molded block according to the invention can be achieved by the production process according to the invention for this, in which aerated concrete granules are mixed with cement and water, optionally with the addition of hard coal fly ash and / or inert additives and optionally with the addition of liquefying additives and pressed into a mold. According to the invention, the mixture is compressed during the pressing, namely by vibration during the application of the pressing pressure. Preferably, the vibration is one-dimensional or two-dimensional in a plane perpendicular to the effect of the pressing pressure.

Die Ausgangsmischung aus Porenbetongranulat, Zement, der bevorzugt Portlandzement ist, und wahlweise Zuschlagsstoffen weist einen Gehalt an Wasser auf, der der Saugkapazität bzw. der Kernfeuchte des eingesetzten Porenbetongranulats bis zu dessen Wassersättigung zuzüglich des Volumens Hydratationswasser für den Zement, ggf. zuzüglich des Hydratationswassers für reaktive Zusatzstoffe entspricht. Bei der bevorzugten Ausführungsform weist der Formstein keine inerten Zuschlagsstoffe wie Sand oder Kies auf, sondern besteht nur aus Porenbetongranulat in einer Zementmatrix, sodass die Ausgangsmischung aus Porenbetongranulat, Wasser, Zement besteht, ohne inerte Zuschlagsstoffe wie Sand oder Kies, und einen Wassergehalt aufweist, der sich aus der Saugkapazität des Porenbetongranulats bis zu dessen Wassersättigung und dem Hydratationswasser zuzüglich Verarbeitungswasser für den Zement zusammensetzt. Auf diese Weise wird der erfindungsgemäße zementgebundene Formstein aus einer Mischung hergestellt, die einen Wassergehalt aufweist, der der Mischung eine so genannte Erdfeuchte verleiht, d.h. dass die Mischung rieselfähig ist, jedoch nicht fließfähig ist.The starting mixture of aerated concrete granules, cement, which is preferably Portland cement, and optionally additives has a content of water, the suction capacity or the core moisture content of the aerated concrete granules used to its water saturation plus the volume of water of hydration for the cement, plus the water of hydration for corresponds to reactive additives. In the preferred embodiment, the shaped brick has no inert additives such as sand or gravel, but consists only of aerated concrete granules in a cement matrix, so that the starting mixture of aerated concrete granules, water, cement, without inert additives such as sand or gravel, and having a water content, the is composed of the suction capacity of the aerated concrete granulate to its water saturation and the water of hydration plus processing water for the cement. In this way, the cementitious shaped brick according to the invention is produced from a mixture having a water content which gives the mixture a so-called earth moisture, i. that the mixture is pourable, but is not flowable.

Bevorzugt ist vorgesehen, Porenbetongranulat im wassergesättigten Zustand einzusetzen, d.h. der Anteil des zugesetzten Wasservolumens der Ausgangsmischung, der der Saugkapazität des Porenbetongranulats entspricht, ist bereits im Porenbetongranulat enthalten. Bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird wassergesättigtes Porenbetongranulat mit Zement und einem Wasservolumen gemischt, das gleich dem Volumen des Hydratationswassers zuzüglich des Verarbeitungswassers des Zements ist. Bei dieser Verfahrensführung ergibt sich eine besonders homogene Verteilung des Porenbetongranulats in der Zementmatrix des Formsteins, eine geringe Anzahl von Fehlstellen und damit eine höhere Festigkeit, als bei einer Verfahrensführung, bei der nicht wassergesättigtes, z.B. trockenes Porenbetongranulat, Wasser und Zement zur Ausgangsmischung vermischt werden. It is preferably provided to use aerated concrete granules in the water-saturated state, ie the proportion of the added water volume of the starting mixture, which corresponds to the suction capacity of the aerated concrete granules, is already contained in the aerated concrete granules. In this embodiment of the process of the invention, water-saturated aerated concrete granules are mixed with cement and a volume of water equal to the volume of water of hydration plus the processing water of the cement. In this process, the result is a particularly homogeneous distribution of aerated concrete granules in the cement matrix of the block, a small number of defects and thus a higher strength, as in a process, in which non-water saturated, eg dry porous concrete granules, water and cement are mixed to form the starting mixture.

Überraschenderweise zeigt die vorliegende Erfindung, dass zementgebundene Formsteine aus Porenbetongranulat hergestellt werden können, bei denen der Gewichtsanteil des Porenbetongranulats den Gewichtsanteil anderer inerter Zuschlagsstoffe, beispielsweise von Sand oder Kies deutlich übersteigt, und das Porenbetongranulat in eine Zementmatrix eingebunden ist, wobei der Formstein eine ausreichende Festigkeit aufweist. Surprisingly, the present invention shows that cementitious shaped blocks can be made from aerated concrete granulate in which the weight fraction of aerated concrete granulate significantly exceeds the weight fraction of other inert aggregates, for example of sand or gravel, and the aerated concrete granules are incorporated into a cement matrix, wherein the molded block has sufficient strength having.

Diese vorteilhaften Eigenschaften des erfindungsgemäßen Formsteins werden durch das Verfahren zu seiner Herstellung erreicht, nämlich durch das Pressen einer erdfeuchten Ausgangsmischung bei gleichzeitiger Vibration der Ausgangsmischung bei Anliegen des Pressdrucks. Die Druckfestigkeit und niedrige Wärmeleitfähigkeit des Formsteins sind angesichts der bekanntermaßen geringen Stabilität von Porenbetongranulat bei der Verdichtung, bzw. dessen geringer Druckstabilität bei der mechanischen Durchmischung der Bestandteile für eine homogene Verteilung der Ausgangsmischung überraschend. Denn weder der bei der Herstellung eingesetzte Pressdruck, noch die Durchmischung der Ausgangsmischung verhindern eine hinreichende Druckfestigkeit des Grünlings oder des ausgehärteten Formsteins. Insbesondere die Druckfestigkeit des zementgebundenen Formsteins war angesichts des während der Herstellung des Formlings aus der Ausgangsmischung durch Pressen bei gleichzeitiger Vibration wegen der bekannten geringen Festigkeit bzw. mangelnden Verdichtungsfähigkeit von Porenbetonbruchgranulat überraschend.These advantageous properties of the molded block according to the invention are achieved by the process for its preparation, namely by pressing a humid starting mixture with simultaneous vibration of the starting mixture when the pressing pressure. The compressive strength and low thermal conductivity of the molded block are surprising in view of the known low stability of aerated concrete granules in the compression, and its low pressure stability in the mechanical mixing of the components for a homogeneous distribution of the starting mixture. For neither the pressure used in the production, nor the mixing of the starting mixture prevent sufficient compressive strength of the green body or the hardened molded block. In particular, the compressive strength of the cementitious shaped block was surprising in view of the during the production of the molding from the starting mixture by pressing with simultaneous vibration due to the known low strength or lack of compaction ability of porous concrete fracture granules.

Die Herstellung eines zementgebundenen Formsteins aus einer Mischung, die im wesentlichen aus Zement, Wasser und kompressiblen Porenbetonbruchgranulat besteht, das eine Bruchgrenze von ca. 4 N/mm2 hat, durch Pressen mit einem über der Bruchgrenze liegenden Druck, z.B. von 4 bis 25 N/mm2, vorzugsweise bei 6 bis 20 N/mm2, ist deshalb überraschend, weil der erhaltene Formstein unmittelbar nach dem Pressvorgang eine ausreichende Grünfestigkeit aufweist und nach Aushärtung eine Festigkeit aufweist, die deutlich über der Festigkeit des eingesetzten Porenbetonbruchgranulats und auch über der Festigkeit des intakten Porenbetons liegt.The production of a cementitious shaped block from a mixture consisting essentially of cement, water and compressible aerated concrete crushed granules, which has a breaking point of about 4 N / mm 2 , by pressing with a pressure exceeding the breaking point, eg from 4 to 25 N. / mm 2 , preferably at 6 to 20 N / mm 2 , is surprising because the resulting molded block immediately after the pressing process has a sufficient green strength and after curing has a strength that is well above the strength of the aerated concrete fracture granules used and also over the strength the intact aerated concrete lies.

Die erfindungsgemäße Vibration während der Pressung der Ausgangsmasse zum Grünling kann bei niedriger mechanischer Belastung einer Pressanlage durchgeführt werden, da eine Vibration bei Frequenzen von 30 bis 200 Hz, bevorzugt 40 bis 50 Hz während der Pressung ausreicht. Für den Pressdruck sind Werte von 5 bis 20 N/mm2 bevorzugt, insbesondere von ca. 6 N/mm2, die ähnliche Druckfestigkeiten der ausgehärteten Formsteine ergeben, wie Pressdrucke von 10 N/mm2 oder höher.The vibration according to the invention during the pressing of the starting material to the green compact can be carried out under low mechanical loading of a press plant, since a vibration at frequencies of 30 to 200 Hz, preferably 40 to 50 Hz during the pressing is sufficient. For the pressing pressure values of 5 to 20 N / mm 2 are preferred, in particular of about 6 N / mm 2 , which give similar compressive strengths of the cured shaped blocks, such as pressing pressures of 10 N / mm 2 or higher.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist zudem den Vorteil auf, dass es ohne thermische Behandlung der Grünlinge auskommt, da allein durch die hydraulische Härtung des Zements eine Zementmatrix ausgebildet wird, in die die Partikel aus Porenbeton eingebunden sind, sodass das Verfahren einschließlich der Härtung bei Raumtemperatur durchgeführt werden kann.The inventive method also has the advantage that it manages without thermal treatment of the green compacts, since solely by the hydraulic hardening of the cement, a cement matrix is formed, in which the particles are incorporated aerated concrete, so that the method including the curing are carried out at room temperature can.

Alternativ zur Härtung bei Raum- oder Umgebungstemperatur kann die Härtung der Grünlinge bei bis zu 70 °C für 1 bis 10h unter Umgebungsdruck beschleunigt erfolgen, um die Aushärtung zu beschleunigen.As an alternative to curing at room or ambient temperature, the greenware can be accelerated at temperatures up to 70 ° C for 1 to 10 hours under ambient pressure to accelerate the curing.

Der Zementgehalt der Ausgangsmischung liegt im Bereich von 150 bis 400 kg/m3, vorzugsweise zwischen 200 und 370 kg/m3, besonders bevorzugt zwischen 270 und 370 kg/m3. Das Verhältnis von Wasser zu Zement (W/Z-Wert) kann im Bereich von 0,40 bis 0,50, beispielsweise bei 0,48 sein, um die erfindungsgemäße erdfeuchte Konsistenz der Ausgangsmischung einzustellen.The cement content of the starting mixture is in the range of 150 to 400 kg / m 3 , preferably between 200 and 370 kg / m 3 , particularly preferably between 270 and 370 kg / m 3 . The ratio of water to cement (W / Z value) can be in the range of 0.40 to 0.50, for example 0.48, in order to adjust the earth-moist consistency of the starting mixture according to the invention.

Zusätzlich zu Zement können nichthydraulische Bindemittel in der Ausgangsmischung enthalten sein, vorzugsweise zwischen 80 und 350 kg/m3 gebrannter oder gelöschter Kalk.In addition to cement, non-hydraulic binders may be included in the starting mixture, preferably between 80 and 350 kg / m 3 of burned or quenched lime.

Die Härtung der Grünlinge kann bei Umgebungsbedingungen erfolgen, vorzugsweise unter hydrothermalen Bedingungen, z.B. in einer Sattdampfatmosphäre bei 180 °C bis zu 200 °C für bis zu 12 h. Hardening of the green compacts may be carried out at ambient conditions, preferably under hydrothermal conditions, e.g. in a saturated steam atmosphere at 180 ° C up to 200 ° C for up to 12 h.

Genaue Beschreibung der ErfindungDetailed description of the invention

Die Erfindung wird nun anhand von Beispielen mit Bezug auf die Figuren genauer beschrieben, in denenThe invention will now be described in more detail by way of example with reference to the figures, in which:

1 die Grünstandfestigkeit erfindungsgemäßer Ausgangsmasse unmittelbar nach der Pressung zeigt, 1 shows the green strength of the starting material according to the invention immediately after pressing,

2 die Druckfestigkeit der Formsteine von 1 nach einer Aushärtezeit von 28 Tagen bei Raumtemperatur in Abhängigkeit von der Vibration während des Pressens von 50, 100, 150 bzw. 200 Hz in einer Richtung senkrecht zur Wirkung des Pressdrucks und den Pressdruck (N/mm2) zeigt, 2 the compressive strength of the stones of 1 after a curing time of 28 days at room temperature as a function of the vibration during the pressing of 50, 100, 150 or 200 Hz in a direction perpendicular to the effect of the pressing pressure and the pressing pressure (N / mm 2 ),

3 einen Vergleich der Grünstandfestigkeit, Frischmörteldichte, Trockenrohdichte nach dem Aushärten über 28 Tage, sowie Druckfestigkeit nach 7 und 28 Tagen mit und ohne Vibration während der Pressung zeigt, 3 shows a comparison of the green strength, fresh mortar density, dry bulk density after curing for 28 days, and compressive strength after 7 and 28 days with and without vibration during pressing,

4 den Einfluss eines Fließmittels auf die Dichte des Grünlings, hier als Frischmörtel bezeichnet, in Abhängigkeit von der Vibrationsfrequenz während der Pressung zeigt, 4 shows the influence of a flow agent on the density of the green compact, here referred to as fresh mortar, as a function of the vibration frequency during the pressing,

5 die Grünstandfestigkeit der gepressten Ausgangsmassen von 4 zeigt, 5 the green strength of the pressed starting materials of 4 shows,

6 die Trockenrohdichten nach 28 Tagen Aushärtung der Formlinge von 4 zeigt, 6 the Trockenrohdichten after 28 days curing of the moldings of 4 shows,

7 die Druckfestigkeit der Formlinge von 4 nach Aushärten über 28 Tage zeigt, 7 the compressive strength of the moldings of 4 after curing over 28 days shows

8 einen Vergleich der Grünstandfestigkeit, des Verdichtungsgrades und der Druckfestigkeit der Formlinge nach 7 bzw. 28 Tagen Härtungszeit für Ausgangsmischungen zeigt, in denen das Porenbetongranulat trocken oder wassergesättigt (vorgenässt) eingesetzt wurde, mit unterschiedlichen Zementgehalten, 8th shows a comparison of the green strength, the degree of compaction and the compressive strength of the blanks after 7 or 28 days curing time for starting mixtures in which the aerated concrete granules dry or water saturated (pre-wetted), with different cement contents,

9 zeigt eine Übersicht über den Einfluss der Anwesenheit eines Fließmittels in der Ausgangsmischung auf die Grünstandfestigkeit, Trockenrohdichte, Verdichtungsmaß, den Verdichtungsgrad, und die Druckfestigkeit der Formlinge nach Aushärtung über 28 Tage für die Herstellung der Ausgangsmischung mit trockenem Porenbetongranulat (PBtr) oder Ansätzen der Ausgangsmischung mit wassergesättigtem Porenbetongranulat (PBvorg) zeigt, 9 shows an overview of the influence of the presence of a flow agent in the starting mixture on the green strength, dry bulk density, compactness, the degree of compaction, and the compressive strength of the molded articles after curing for 28 days for the preparation of the starting mixture with dry cellular concrete granules (PBtr) or mixtures of the starting mixture with water-saturated aerated concrete granules (PBvorg),

10 eine Übersicht über die Druckfestigkeit erfindungsgemäßer Formsteine in Abhängigkeit vom Zementgehalt der Ausgangsmischung zeigt, 10 shows an overview of the compressive strength of shaped stones according to the invention as a function of the cement content of the starting mixture,

11 eine Übersicht über den Einfluss des Zementgehalts für Zement CEM I 32,5 R und CEM I 42,5 R auf die Grünstandfestigkeit, den Verdichtungsgrad, die trockene Rohdichte und die Druckfestigkeit im Anschluss an eine Aushärtung der gepressten Formlinge über 7 bzw. 28 Tage zeigt, 11 an overview of the influence of the cement content for cement CEM I 32.5 R and CEM I 42.5 R on the green strength, the degree of compaction, the dry bulk density and the compressive strength after curing of the pressed moldings over 7 or 28 days .

12 den Einfluss eines Zusatzes von Steinkohlenflugasche auf die Grünstandfestigkeit, die Grünstanddichte, die Trockenrohdichte und die Druckfestigkeit im Anschluss an die Aushärtung über 7 bzw. 28 Tage zeigt, 12 the influence of an addition of hard coal fly ash on the green strength, the green density, the dry bulk density and the compressive strength after curing for 7 or 28 days,

13 die Druckfestigkeit erfindungsgemäßer Formsteine im Anschluss an die Pressung durch Nachhärtung bei Raumtemperatur zeigt, 13 shows the compressive strength of shaped stones according to the invention following the pressing by postcuring at room temperature,

14 die Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Presssteins zeigt, 14 the side view of a pressing block according to the invention,

15 die im Anschluss an die Prüfung auf Druckfestigkeit aufgetretenen Schäden eines erfindungsgemäßen Formsteins zeigt, 15 the damage of a molded block according to the invention which has occurred following the test for compressive strength,

16A die Trockenrohdichte über den Querschnitt von Formlingen aus erfindungsgemäßer Ausgangsmischung entlang der Wirkung des Pressdrucks bei verschiedenen Vibrationsfrequenzen zeigt, 16A shows the dry bulk density over the cross-section of moldings of starting mixture according to the invention along the effect of the compacting pressure at different vibration frequencies,

16B die Verteilung der Trockenrohdichte über den Querschnitt eines Formlings aus erfindungsgemäßer Ausgangsmasse entlang der Wirkung des Pressdrucks ohne Fließmittel zeigt und 16B the distribution of the dry bulk density over the cross section of a molded article of inventive starting material along the effect of the pressing pressure without superplasticizer shows and

16C die Verteilung der Trockenrohdichte mit Fließmittel in der Ausgangsmischung zeigt, 16C shows the distribution of dry bulk density with flux in the starting mixture,

17 die Trockenrohdichte über den Querschnitt eines Formlings aus erfindungsgemäßer Ausgangsmasse entlang der Wirkung des Pressdrucks für trocken bzw. wassergesättigtes Porenbetongranulat, aus dem die Ausgangsmischung hergestellt wurde, zeigt, 17 the dry bulk density across the cross-section of a molded article of starting composition according to the invention along the effect of the pressing pressure for dry or water-saturated porous concrete granulate from which the starting mixture was prepared,

18 den Einfluss der Erniedrigung des W/Z-Werts auf die Trockenrohdichteverteilung über den Querschnitt eines Formlings entlang der Wirkung des Pressdrucks zeigt und 18 shows the effect of lowering the W / Z value on the dry bulk density distribution over the cross-section of a blank along the effect of the pressing pressure and

19 eine mikroskopische Aufnahme des Gefüges eines erfindungsgemäßen Formsteins zeigt. 19 a micrograph of the structure of a molded block according to the invention shows.

Beispiel: Herstellung zementgebundener Formsteine aus Wasser, Zement und PorenbetongranulatExample: Production of cement-bonded shaped blocks made of water, cement and aerated concrete granules

Zementgebundene Formsteine wurden aus Porenbetonbruchgranulat hergestellt, das als Körnung 0/2 mm aus Porenbeton 0/8 mm aus Bauschutt abgetrennt wurden. Dieses Porenbetonbruchgranulat enthielt ca. 17 Gew.-% abschlämmbare Bestandteile und hatte eine mittlere Kornrohdichte von 1,24 g/cm3 bei einer Kernfeuchte von ca. 40 Gew.-%. Als Zement wurde Portlandzement CEM I 32,5 R, erhältlich von der Fa. Teutonia, zu 370 kg/m3 Ausgangsmischung eingesetzt. Das Volumen Anmachwasser wurde als Summe des Wasservolumens, das zur Sättigung der Saugkapazität des Porenbetongranulats, d.h. zum Erreichen von dessen Kernfeuchte, und dem für die Hydratation des Zements erforderlichen Wasservolumen bestimmt. Das W/Z-Verhältnis wurde auf Werte zwischen 0,42 und 0,50 eingestellt, sofern nicht für einzelne Untersuchungen anders angegeben.Cement-bonded shaped blocks were produced from aerated concrete crushed granules, which were separated from rubble as granulation 0/2 mm from autoclaved aerated concrete 0/8 mm. This aerated concrete crushed granules contained about 17 wt .-% abmdable components and had a mean grain density of 1.24 g / cm 3 at a core moisture content of about 40 wt .-%. As cement Portland cement CEM I 32.5 R, available from the company. Teutonia, was used to 370 kg / m 3 starting mixture. The volume Mixing water was determined as the sum of the water volume used to saturate the suction capacity of the aerated concrete granulate, ie to reach its core moisture content, and the volume of water required for the hydration of the cement. The W / Z ratio was set to values between 0.42 and 0.50 unless otherwise stated for individual examinations.

Inerte Zuschlagsstoffe, beispielsweise Sand oder Kies wurden zu Ausgangsmischungen in Anteilen zu 10 bis 50 Gew.-% eingesetzt, ohne die Festigkeitswerte wesentlich zu verschlechtern.Inert aggregates, for example sand or gravel, were used as starting mixtures in proportions of 10 to 50% by weight, without significantly impairing the strength values.

Die Ausgangsmischung, die auch als Frischmörtel bezeichnet werden kann, wies die gewünschte erdfeuchte Konsistenz auf, die den Frischmörtel rieselfähig bleiben ließ und kein Fließen erlaubte. Die Konsistenz der Ausgangsmischung blieb über zumindest eine Stunde nach dem Zusatz von Zement und Anmischen im Wesentlichen unverändert. Bereits bei der Herstellung der Ausgangsmischung zeigte sich, dass wassergesättigtes Porenbetongranulat zu einer deutlich steiferen Konsistenz der Ausgangsmischung führte, als trocken eingesetztes Porenbetongranulat, obwohl rechnerisch die Mischung insgesamt denselben Wassergehalt aufwies, nämlich das zur Wassersättigung des Porenbetongranulats erforderliche Wasservolumen zuzüglich des für die Hydratation des Zements erforderlichen Wasservolumens.The starting mixture, which can also be referred to as fresh mortar, had the desired earth-moist consistency, which left the fresh mortar free-flowing and allowed no flow. The consistency of the starting mixture remained essentially unchanged for at least one hour after the addition of cement and mixing. Already in the preparation of the starting mixture showed that water-saturated aerated concrete granules led to a much stiffer consistency of the starting mixture, as dry used aerated concrete granules, although mathematically the mixture had the same total water content, namely the water volume required for water saturation of the aerated concrete granulate plus that for the hydration of the cement required volume of water.

Die Ausgangsmischung wurde ca. 60 Minuten nach dem Anmischen mit einem Pressdruck von 15 N/mm2 gepresst. Bei der Messung prismatischer Probenkörper (PK) mit den Abmessungen 40 mm × 40 mm × 160 mm wurden die Biegezugfestigkeit zu 3,0 bis 3,8 N/mm2 bestimmt, die Druckfestigkeit zu 14 bis 19 N/mm2 und trockene Rohdichten von 1,32 bis 1,36 g/cm3. The starting mixture was pressed about 60 minutes after mixing with a pressing pressure of 15 N / mm 2 . When measuring prismatic specimens (PK) with the dimensions 40 mm × 40 mm × 160 mm, the flexural tensile strength was determined to be 3.0 to 3.8 N / mm 2 , the compressive strength to 14 to 19 N / mm 2 and dry densities of From 1.32 to 1.36 g / cm 3 .

Bei Herstellung der Ausgangsmischung mit wassergesättigtem Porenbetonbrechgranulat wurden in der Regel höhere Festigkeiten der Formsteine erreicht. Es wird derzeit angenommen, dass die Verwendung vorgenässten bzw. wassergesättigten Porenbetongranulats zur Herstellung der Ausgangsmischung dazu führt, dass das W/Z-Verhältnis niedriger ist, da der Wasseranteil, der auf die Sättigung der Saugkapazität des Porenbetongranulats entfällt, bereits von diesem aufgesaugt wurde, bevor der Zement zugemischt wird. Daher bildet sich der Zementleim bei einem W/Z-Verhältnis, das der optimalen Zielgröße nahekommt, nämlich bei einem verfügbaren Wassergehalt, das dem Wasservolumen entspricht, das zur Hydratation des Zements erforderlich ist. Die für Formsteine, die mit vorgenässtem Porenbetonbrechgranulat hergestellt wurden, gemessenen höheren Biegezug- und Druckfestigkeiten gehen mit höheren Werten für die Trockenrohdichten gegenüber Formsteinen einher, die aus Ausgangsmischungen hergestellt wurden, bei denen trockenes Porenbetonbruchgranulat, bzw. solches mit einem Wassergehalt unterhalb der Kernfeuchte verwendet wurde.In the preparation of the starting mixture with water-saturated aerated concrete crushed granules higher strength of the stones were achieved in the rule. It is currently believed that the use of pre-wet or water-saturated aerated concrete granules to make the starting mixture results in the W / Z ratio being lower since the water content attributable to the saturation of the suction capacity of the aerated concrete granules has already been absorbed by the latter; before the cement is mixed. Therefore, the cement paste forms at a W / Z ratio approaching the optimum target size, namely an available water content corresponding to the volume of water required to hydrate the cement. The higher flexural and compressive strengths measured for preformed aerated concrete granules are associated with higher dry bulk densities over molded bricks prepared from parent blends using dry aerated concrete granules, or those having a water content below core moisture ,

Zur Formung von Formsteinen wurde eine Pressform mit einem lichten inneren Volumen von 10 cm × 10 cm × 10 cm mit einem einseitig wirkenden Druckstempel eingesetzt, wobei die Form senkrecht zur Wirkung des Druckstempels vibrieren gelassen werden konnte.To form molded bricks, a mold having a clear internal volume of 10 cm × 10 cm × 10 cm was used with a single-sided pressure die, whereby the mold could be vibrated perpendicular to the action of the pressure punch.

Die Ausgangsmischung für die nachfolgenden Versuche wurde aus 370 kg/m3 Portlandzement CEM I 32,5 R, trockenem Porenbetonbruchgranulat 0/2 mm bei einem W/Z-Verhältnis von 0,48 hergestellt. Die Grünstandfestigkeit wurde unmittelbar nach dem Verdichten unter einem Pressdruck, der in 1 und 2 angegeben ist, unter Vibrationen bei 50, 100, 150 und 200 Hz gemessen. Die Druckfestigkeit von Formsteinen wurde nach 7 bzw. 28 Tagen Aushärtung bei 20 °C und 98% relativer Feuchtigkeit ermittelt.The starting mixture for the subsequent experiments was prepared from 370 kg / m 3 Portland cement CEM I 32.5 R, dry aerated concrete crushed granules 0/2 mm at a W / Z ratio of 0.48. The green strength was measured immediately after compaction under a compacting pressure in 1 and 2 is measured under vibrations at 50, 100, 150 and 200 Hz. The compression strength of molded bricks was determined after 7 and 28 days curing at 20 ° C and 98% relative humidity.

1 zeigt, dass die Grünstandfestigkeit mit höherer Frequenz der Vibration und höherem Pressdruck steigt. Eine maximale Grünstandfestigkeit wurde hierbei bei Pressdrucken von ca. 6 N/mm2 erreicht. 1 shows that green strength increases with higher frequency of vibration and higher pressing pressure. A maximum green stand strength was achieved here at pressing pressures of about 6 N / mm 2 .

2 zeigt, dass im Wesentlichen unabhängig von der während des Pressens einwirkenden Vibrationsfrequenz bei einem Pressdruck von 6 N/mm2 bis ca. 8 N/mm2 nach einer Aushärtung über 28 Tage nahezu dieselbe Druckfestigkeit von ca. 10 N/mm2 erreicht wird. 2 shows that substantially the same compressive strength of about 10 N / mm 2 is achieved at a pressing pressure of 6 N / mm 2 to about 8 N / mm 2 after curing for 28 days, substantially independent of the vibration frequency during pressing.

Aus den in 3 gezeigten Ergebnissen wurde abgeleitet, dass aus der Ausgangsmischung mit einem Pressdruck von 6 N/mm2 bei einer Vibration bei 200 Hz eine hinreichend hohe Grünstandfestigkeit und Druckfestigkeit des ausgehärteten Formsteins erzeugt wird.From the in 3 As shown in the results, it was found that the starting mixture with a compacting pressure of 6 N / mm 2 and a vibration at 200 Hz produced a sufficiently high green strength and compressive strength of the hardened molded block.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung liegt darin, der Ausgangsmischung einen verflüssigenden Zusatz, beispielsweise einen herkömmlichen Betonverflüssiger oder ein Fließmittel zuzusetzen, beispielsweise ein Detergenz, z.B. Melaminharzsulfonat. Die Ergebnisse zeigten, dass durch Zusatz von Fließmittel eine bessere Verarbeitbarkeit der Ausgangsmischung im wesentlichen dieselbe Druckfestigkeit nach Aushärtung des Grünlings über 28 Tage erreicht wurden. A preferred embodiment of the invention is to add to the starting mixture a liquefying additive, for example a conventional concrete liquefier or a flow agent, for example a detergent, e.g. Melaminharzsulfonat. The results showed that by adding flow agent better processability of the starting mixture substantially the same compressive strength after hardening of the green compact over 28 days was achieved.

Im Einzelnen zeigt 4, dass die Frischmörteldichte durch Zusatz des Fließmittels (FM) bei den verwendeten Vibrationsfrequenzen höher lag. 5 zeigt, dass der Zusatz des Fließmittels die Grünstandfestigkeit insbesondere bei niedrigeren Vibrationsfrequenzen während der Pressung erniedrigt; 6 zeigt, dass die Trockenrohdichte abhängig von der Vibrationsfrequenz während der Pressung durch den Zusatz von Fließmittel erniedrigt wird, wobei diese Erniedrigung bei 200 Hz Vibration geringer ausfällt. 7 zeigt, dass die Druckfestigkeit des Formsteins nach Aushärtung des Grünlings über 28 Tage bei Vibrationsfrequenzen während der Pressung von 50 Hz und 200 Hz kaum beeinträchtigt werden, während nach Pressung bei Vibrationen von 100 und 150 Hz höhere Druckfestigkeiten für Ausgangsmischungen erzielt werden, denen Fließmittel zugesetzt war.In detail shows 4 in that the fresh mortar density was higher due to the addition of the flow agent (FM) at the vibration frequencies used. 5 shows that the addition of the flow agent lowers the green strength, especially at lower vibration frequencies during pressing; 6 shows that the dry bulk density depends on the vibration frequency is reduced during the pressing by the addition of superplasticizer, wherein this decrease at 200 Hz vibration is lower. 7 shows that the compressive strength of the block after hardening of the green compact for 28 days at vibration frequencies during the pressing of 50 Hz and 200 Hz are hardly affected, while after compression at vibrations of 100 and 150 Hz higher compressive strengths are achieved for starting mixtures to which flow agent was added ,

Es ist bevorzugt, dass das in der Ausgangmischung eingesetzte Porenbetonbuchgranulat wassergesättigt ist. Dies kann durch Mischung des Porenbetonbruchgranulats mit einem Wasservolumen für 5 bis 15 min erreicht werden, das zum Erreichen der Wassersättigung erforderlich ist und erst anschließendes Zumischen des Zements und des Anmachwassers mit einem Volumen, das dem erforderlichen Hydratationswasser des Zements entspricht. It is preferred that the aerated concrete book granules used in the starting mixture is water saturated. This can be achieved by mixing the aerated concrete crushed granules with a volume of water for 5 to 15 minutes required to achieve water saturation, and then admixing the cement and mixing water with a volume corresponding to the required water of hydration of the cement.

In einem herkömmlichen Mörtelrührer lassen sich die Bestandteile der Mischung homogen vermischen und die Mischung kann innerhalb eines Zeitraumes von mindestens bis 1 h zum Grünling gepresst werden. Für das Pressen unter Vibration können herkömmliche Rüttelpressen verwendet werden, wie sie z.B. bei der Betonsteinherstellung eingesetzt werden. In a conventional mortar stirrer, the components of the mixture can be mixed homogeneously and the mixture can be pressed to the green compact within a period of at least 1 h. For vibratory pressing, conventional vibrating presses may be used, such as e.g. be used in concrete block production.

In 8 ist eine Übersicht über die Grünstandfestigkeit und den Verdichtungsgrad sowie die Druckfestigkeit der Formsteine nach Härtung über 7 bzw. 28 Tage gezeigt, wobei trockene oder wassergesättigte Porenbetongranulate (PB) eingesetzt wurden, und unterschiedliche Zementgehalte der Ausgangsmischung. Diese Ergebnisse zeigen, dass bei geringerem Zementgehalt der Ausgangsmischung vorgenässte Porenbetonbruchgranulate zu einer Verringerung der Grünstandfestigkeit und bei niedrigem Zementgehalt der Ausgangsmischung etwas erniedrigter Druckfestigkeit nach der Aushärtung führen. Bei höherem Zementgehalt reduziert sich zwar die Grünstandfestigkeit, die Druckfestigkeiten nach Aushärtung waren im wesentlichen unverändert oder werden leicht erhöht. Auch der Verdichtungsgrad steigt mit höherem Zementgehalt bei Ausgangsmischungen, in denen wassergesättigtes Porenbetonbruchgranulat eingesetzt wurde.In 8th an overview of the green strength and the degree of compaction and the compressive strength of the blocks after curing for 7 or 28 days is shown using dry or water-saturated aerated concrete granules (PB), and different cement contents of the starting mixture. These results show that with lower cement content of the starting mixture, pre-soaked aerated concrete crushed granules lead to a reduction of the green strength and with a low cement content of the starting mixture somewhat reduced compressive strength after hardening. At higher cement content, although the green strength is reduced, the compressive strengths after curing were substantially unchanged or are slightly increased. The degree of compaction also increases with higher cement content in starting mixtures in which water-saturated aerated concrete crushed granules were used.

9 zeigt den Einfluss des Fließmittels bei einem Zementgehalt der Ausgangsmischung von 370 kg/m2, einer Pressung bei 4 N/mm2 und einer Vibration von 200 Hz. Der Zusatz von Fließmittel führt zu einer Erhöhung der Verdichtung, aber auch zu einer Verringerung der Grünstandfestigkeit und der Druckfestigkeit nach 28 Tagen Aushärtung. Bei Zusatz eines Fließmittels zur Ausgangsmischung mit Verwendung wassergesättigten Porenbetonbruchgranulats in der Ausgangsmischung steigt der rechnerische Verdichtungsgrad auf 100% und die Druckfestigkeit nach 28 Tagen Aushärtung erreicht mit > 13 N/mm2 ein Maximum. 9 shows the influence of the flow agent at a cement content of the starting mixture of 370 kg / m 2 , a pressure of 4 N / mm 2 and a vibration of 200 Hz. The addition of superplasticizer leads to an increase in the compaction, but also to a reduction in the green stability and the compressive strength after 28 days of curing. When adding a superplasticizer to the starting mixture using water-saturated aerated concrete crushed granules in the starting mixture, the computational degree of compaction increases to 100% and the compressive strength after 28 days of curing reaches a maximum of> 13 N / mm 2 .

Die Reduzierung des zugesetzten Volumens von Anmachwasser um 10 Gew.-% führt zu einer Erhöhung der Grünstandfestigkeit, jedoch zu einem Verdichtungsgrad von nur 98%, während die Druckfestigkeit auf 8 bis 9 N/mm2 absinkt, wie dies auch ohne Zusatz von Fließmittel und/oder mit nicht wassergesättigtem Porenbetongranulat in der Ausgangsmischung erreicht wurde.The reduction of the added volume of mixing water by 10 wt .-% leads to an increase in green strength, but to a degree of compaction of only 98%, while the compressive strength drops to 8 to 9 N / mm 2 , as without the addition of superplasticizer and / or was achieved with non-water-saturated aerated concrete granules in the starting mixture.

Insgesamt ist es daher insbesondere in der beispielhaften Ausgangsmischung bevorzugt, die Ausgangsmischung aus wassergesättigtem Porenbetonbruchgranulat mit einem Zusatz von Fließmittel herzustellen, ohne das Volumen des Anmachwassers zu reduzieren.Overall, it is therefore preferable, in particular in the exemplary starting mixture, to produce the starting mixture of water-saturated aerated concrete crushed granules with an addition of superplasticizer, without reducing the volume of mixing water.

10 zeigt, dass bei Zementgehalten von 270 bis 370 kg/m3 Ausgangsmischung ausreichende Druckfestigkeiten der ausgehärteten Formsteine erreicht wurden. 10 shows that at cement contents of 270 to 370 kg / m 3 starting mixture sufficient compressive strengths of the cured conglomerates were achieved.

Ein Vergleich der Werte verschiedener Ausgangsmischungen mit Portlandzement CEM I 32,5 R gegenüber solchen mit CEM I 42,5 R ist in 11 gezeigt, wobei Zementgehalte in der Ausgangsmischung von 270 oder 300 kg/m3 eingesetzt wurden. Die Messergebnisse zeigen, dass die Druckfestigkeit mit höherem Zementgehalt steigt, unabhängig von der Qualität des Zements und unabhängig vom Wassergehalt der verwendeten Porenbetonbruchgranulate. Mit steigendem Zementgehalt erhöht sich auch der Verdichtungsgrad der Presslinge, wobei mit Ausnahme der Ausgangsmischungen mit CEM I 42,5 R mit höherem Zementgehalt auch die Grünstandfestigkeit steigt. Weiterhin zeigt sich hier, dass bei den eingesetzten Zementen die nach 28 Tagen Härtung erreichte Druckfestigkeit einen ähnlichen Wert erreicht. Daher können erfindungsgemäße Formsteine auch mit Portlandzement mit der Qualität CEM I 32,5 R hergestellt werden, ohne die Endfestigkeit der Formsteine zu beeinträchtigen.A comparison of the values of different starting mixtures with Portland cement CEM I 32.5 R versus those with CEM I 42.5 R is in 11 shown using cement contents in the starting mixture of 270 or 300 kg / m 3 . The measurement results show that the compressive strength increases with higher cement content, regardless of the quality of the cement and regardless of the water content of the aerated concrete crushed granules used. As the cement content increases, the degree of compaction of the compacts also increases, with the exception of the starting mixtures with CEM I 42.5 R with a higher cement content, the green strength increases as well. Furthermore, it can be seen here that with the cements used, the compressive strength achieved after 28 days hardening reaches a similar value. Therefore, shaped bricks according to the invention can also be produced with Portland cement with the quality CEM I 32.5 R without adversely affecting the final strength of the molded bricks.

Der Zusatz von Steinkohlenflugasche (SFA), einem künstlichen Puzzolan, zu 10 Gew.-%, bezogen auf die Zementmenge in der Ausgangsmischung führte nicht zu einer Konsistenzänderung, jedoch zu einer Erhöhung der Grünstandfestigkeit der Presslinge. Die in 12 aufgeführten Messwerte zeigen jedoch, dass Verdichtungsgrad und Druckfestigkeit der Formsteine nach 7 und 28 Tagen Aushärtung vom Gehalt an Steinkohlenflugasche nicht erhöht wurden.The addition of hard coal fly ash (SFA), an artificial pozzolan, to 10 wt .-%, based on the amount of cement in the starting mixture did not lead to a consistency change, but to an increase in the green strength of the compacts. In the 12 However, the measured values reported show that the degree of compaction and the compressive strength of the blocks did not increase from the hard coal fly ash content after 7 and 28 days of hardening.

Bei einer Ausgangsmischung mit 350 kg/m3 Zement, Verwendung von wassergesättigtem Porenbetonbruchgranulat und Fließmittel wie voranstehend beschrieben, Pressung der Ausgangsmischung bei 6 N/mm2 bei einer Vibration von 200 Hz konnte jedoch eine Zunahme der Härte über 90 Tage Aushärtung festgestellt werden. Im Verhältnis zur Druckfestigkeit nach 28 Tagen erhöhte sich die Druckfestigkeit auf ca. 12,2 N/mm2, was gegenüber der Härte nach 28 Tagen eine Erhöhung um 23% darstellt, die im Wesentlichen auf den Gehalt an Steinkohlenflugasche zurückzuführen ist. Daher ist es erfindungsgemäß bevorzugt, in Verbindung mit vorgenässtem Porenbetonbruchgranulaten und Fließmittel in der Ausgangsmischung auch 5 bis 20 Gew.-% Steinkohlenflugasche zuzusetzen.However, for a starting mixture with 350 kg / m 3 cement, use of water-saturated aerated concrete crushed granules and flux as described above, pressing the starting mixture at 6 N / mm 2 at a 200 Hz vibration, an increase in hardness over 90 days of cure could be noted. In relation to the compressive strength after 28 days, the compressive strength increased to about 12.2 N / mm 2 , which represents an increase of 23% compared to the hardness after 28 days, which is essentially due to the content of hard coal fly ash. It is therefore preferred according to the invention to also add 5 to 20% by weight hard coal fly ash in combination with pre-mixed aerated concrete crushed granules and flow agents in the starting mixture.

14 zeigt die Seitenansicht eines Presslings, bei dem der Pressstempel im Bild von oben wirkte. Die Seitenansicht zeigt einen Dichtegradienten entlang der Pressrichtung. 14 shows the side view of a compact, wherein the punch in the image acted from above. The side view shows a density gradient along the pressing direction.

15 zeigt einen Formstein nach Durchführung einer Druckfestigkeitsprobe, bei der die Belastung im Bild vertikal verlief. Der Verlauf der Bruchzone im Formstein zeigt, dass die höher verdichteten, in Bezug auf den Pressdruck oben liegenden Schichten eine geringere Rissbildung aufweisen, während im unteren, geringer verdichteten Bereich eine deutliche Rissbildung auftritt. 15 shows a molded block after performing a compressive strength test in which the load in the image was vertical. The shape of the fracture zone in the shaped brick shows that the higher-density layers which are at the top in terms of the pressing pressure show less cracking, while a distinct cracking occurs in the lower, lower-compacted area.

Die Untersuchung der Trockenrohdichte von Presslingen wurde über deren Querschnitt in Scheiben (S 1 aufsteigend bis S 7 von unten nach oben) untersucht, wobei der Pressstempel von oben wirkte. Überraschenderweise zeigte sich, dass Proben mit ausgeprägtem Dichtegradienten eher eine höhere Druckfestigkeit aufweisen.The investigation of the dry bulk density of compacts was examined over the cross-section in slices (S 1 ascending to S 7 from bottom to top), the press die acting from above. Surprisingly, it was found that samples with a pronounced density gradient tend to have a higher compressive strength.

Proben ohne Fließmittel weisen steilere Dichtegradienten auf, wobei die Dichte mit Vibrationen von 50 Hz über 100 Hz bis 150 Hz ansteigt; bei 200 Hz Vibration zeigen die untersten Schichten die geringsten und die oberen Schichten die höchsten Dichten, wenn kein Fließmittel zugesetzt war (16A). Eine gleichmäßige Dichteverteilung wurde für Vibrationen von 50 Hz bei der Pressung gefunden, während höhere Vibrationsfrequenzen stärkere Dichtegradienten bewirken. Weiterhin sinkt mit steigender Frequenz die Trockenrohdichte (TRD).Non-fluidized samples have steeper density gradients, with density increasing with vibrations from 50 Hz to 100 Hz to 150 Hz; At 200 Hz vibration, the lowest layers show the lowest densities and the upper layers the highest densities if no flux was added ( 16A ). A uniform density distribution was found for vibrations of 50 Hz in the compression, while higher vibration frequencies cause greater density gradients. Furthermore, the dry bulk density (TRD) decreases with increasing frequency.

Der Einfluß des Zusatzes von Fließmittel zur Ausgangsmischung auf die Trockenrohdichte ist in 16B und 16C dargestellt und zeigt, dass der Dichtegradient ohne Fließmittel steiler ist, wobei die Dichte bei Vibration von 50 bis 150 Hz insgesamt höher liegt. Der Zusatz von Fließmittel führt zu einem geringeren Dichtegradienten, wobei bereits eine Vibration von 50 Hz ausreicht, eine homogene Verteilung herzustellen, während höhere Frequenzen zunehmende Dichtegradienten erzeugen und die Trockenrohdichte verringern.The influence of the addition of flow agent to the starting mixture on the dry bulk density is in 16B and 16C and shows that the density gradient without flow agent is steeper, the density being higher overall with vibration of 50 to 150 Hz. The addition of superplasticizer leads to a lower density gradient, where even a vibration of 50 Hz is sufficient to produce a homogeneous distribution, while higher frequencies produce increasing density gradients and reduce the dry bulk density.

In 17 ist die Dichteverteilung für Prüfkörper gezeigt, die aus Ausgangsmischungen mit vorgenässtem bzw. trockenem Porenbetonbruchgranulat hergestellt sind. Hier zeigt sich, dass als Folge der Wassersättigung des Porenbetonbruchgranulats vor Zusatz des Zements zur Ausgangsmischung eine steifere Konsistenz erreicht wird, als bei nominell gleicher Zusammensetzung, bei der das Wasservolumen zur Sättigung des trocken eingesetzten Porenbetonbruchgranulats mit dem Zement zugegeben wird.In 17 the density distribution is shown for test specimens, which are made of starting mixtures with pre-wetted or dry aerated concrete crushed granules. This shows that as a result of the water saturation of the aerated concrete crushed granules prior to addition of the cement to the starting mixture a stiffer consistency is achieved than nominally the same composition in which the volume of water is added to saturate the dry aerated concrete fracture granules with the cement.

Die Trockenrohdichte über die Höhe der Prüfkörper zeigen höhere Dichten für Proben, die aus wassergesättigtem Porenbetonbruchgranulat in der Ausgangsmischung hergestellt wurden, als solche aus mit trockenem Porenbetonbruchgranulat angesetzten Ausgangsmischungen.The dry bulk density over the height of the test specimens shows higher densities for samples prepared from water-saturated aerated concrete crushed granules in the starting mixture, as such, from starting mixtures prepared with dry aerated concrete crushed granules.

18 zeigt, dass in der Ausgangsmischung der Verdichtungsgrad insgesamt geringer war, obwohl das Verdichtungsmaß im Wesentlichen unverändert blieb, sowie zu geringeren Druckfestigkeitswerten nach Aushärtung über 7 oder 28 d Lagerung führte. Die Grünstandfestigkeit stieg bei Reduktion des Anmachwassergehalts. Die Trockenrohdichte ist bei verringertem Anmachwassergehalt höher. Überraschenderweise ist auch bei Reduktion der Menge an Anmachwasser in der Ausgangsmischung nicht der übliche Zusammenhang zwischen Dichte und Festigkeit zu beobachten, vielmehr wird bei dem erfindungsgemäßen Formstein trotz höherer Trockenrohdichte eine geringere Druckfestigkeit festgestellt. 18 shows that overall the degree of compaction was lower in the starting mixture, although the degree of compaction remained substantially unchanged, and resulted in lower compressive strength values after curing for 7 or 28 days of storage. The green strength increased with reduction of the mixing water content. The dry bulk density is higher with reduced mixing water content. Surprisingly, the usual relationship between density and strength is not observed even when reducing the amount of mixing water in the starting mixture, but rather a lower compressive strength is found in the molded block according to the invention despite higher dry bulk density.

Das Gefüge des erfindungsgemäßen Formsteins im Kern- und Randbereich zeigt in der mikroskopischen Analyse von 19 aneinander angrenzende Partikel der Calcium-Silikat-Hydrat-Matrix, die aus Porenbetonbruchgranulat stammt, die von der zwischen diesen angeordneten Zementmatrix verbunden sind, wobei die Partikel der Calcium-Silikat-Hydrat-Matrix von der sie umgebenden Zementmatrix unterscheidbar sind. Auf Grund des Herstellungsverfahrens werden die in die Zementmatrix eingebundenen unterscheidbaren Partikel als die Partikel aus poröser Calcium-Silikat-Hydrat-Matrix des Porenbetonbruchgranulats aus der eingesetzten Ausgangsmischung identifiziert.The structure of the molded block according to the invention in the core and edge region shows in the microscopic analysis of 19 contiguous particles of the calcium silicate hydrate matrix derived from aerated concrete fracture granules joined by the cement matrix disposed therebetween, the particles of the calcium silicate hydrate matrix being distinguishable from the surrounding cement matrix. Due to the manufacturing process, the distinct particles incorporated into the cementitious matrix are identified as the porous calcium-silicate-hydrate matrix particles of the aerated concrete crushed granules from the starting mixture used.

Claims (13)

Verfahren zur Herstellung eines zementgebundenen Formsteins mit einer Druckfestigkeit von 3 bis 20 N/mm2 und einer Rohdichte von 1 bis 1,5 kg/dm3 mit den Schritten des Herstellens einer Mischung mit einem effektiven Wasser-Zement-Verhältnis von 0,35 bis 0,60, die aus Partikeln, die aus vorgenässtem Porenbetonbruchgranulat mit einer Korngröße von bis zu 10 mm bestehen, 150 bis 400 kg/m3 hydraulisch aushärtendem Zement, bis zu 20 Gew.-% Steinkohleflugasche, max. 50 Gew.-% inerten Zuschlagstoffen, ausgewählt aus Sand, Quarzsand und Kies, und einem Volumen Wasser besteht, Pressen der Mischung bei einem Druck von 3 bis 25 N/mm2 in eine Form, wobei die Mischung beim Pressen einer Vibration von 30 bis 200 Hz ausgesetzt wird, und Aushärtenlassen der gepressten Mischung.A method of producing a cementitious shaped block having a compressive strength of 3 to 20 N / mm 2 and a bulk density of 1 to 1.5 kg / dm 3, comprising the steps of preparing a mixture having an effective water-cement ratio of 0.35 to 0.60 consisting of particles consisting of pre-aerated aerated concrete crushed granules with a particle size of up to 10 mm, 150 to 400 kg / m 3 of hydraulically hardening cement, up to 20% by weight hard coal fly ash, max. 50% by weight of inert aggregates selected from sand, quartz sand and gravel and one volume of water, pressing the mixture at a pressure of 3 to 25 N / mm 2 into a mold, the mixture compressing a vibration of 30 to 200 Hz, and allowed to cure the pressed mixture. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung aus Partikeln, die aus Porenbetonbruchgranulat mit einer Korngröße von bis zu 10 mm bestehen, 150 bis 400 kg/m3 hydraulisch aushärtendem Zement, bis zu 20 Gew.-% Steinkohleflugasche und einem Volumen Wasser, das zur Sättigung der Saugkapazität der Partikel aus poröser Calcium-Silikat-Hydrat-Matrix und zur Hydratation des Zements ausreicht, besteht.A method according to claim 1, characterized in that the mixture of particles consisting of aerated concrete crushed granules with a grain size of up to 10 mm, 150 to 400 kg / m 3 of hydraulically hardening cement, up to 20 wt .-% hard coal fly ash and a volume of water , which is sufficient to saturate the suction capacity of the particles of porous calcium silicate hydrate matrix and hydration of the cement consists. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung aus Porenbetonbruchgranulat, Wasser und Zement besteht.A method according to claim 1, characterized in that the mixture consists of aerated concrete crushed granules, water and cement. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen Wasser zur Sättigung der Saugkapazität der Partikel aus poröser Calcium-Silikat-Hydrat-Matrix und zur Hydratation des Zements ausreicht. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the volume of water sufficient to saturate the suction capacity of the particles of porous calcium silicate hydrate matrix and hydration of the cement. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel, die aus Porenbetonbruchgranulat bestehen, vor Herstellen der Mischung mit Wasser gesättigt sind.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the particles, which consist of aerated concrete crushed granules, are saturated with water before preparing the mixture. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zum Zement ein nichthydraulisches Bindemittel eingesetzt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in addition to the cement, a non-hydraulic binder is used. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das nichthydraulische Bindemittel Kalk ist.A method according to claim 6, characterized in that the non-hydraulic binder is lime. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung ein Detergenz als Verflüssigungsmittel aufweist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the mixture comprises a detergent as a liquefying agent. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aushärtenlassen für 1 bis 12 h in einer Sattdampfatmosphäre bei 180 °C bis zu 200 °C erfolgt. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the curing is carried out for 1 to 12 hours in a saturated steam atmosphere at 180 ° C up to 200 ° C. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aushärtenlassen für bis zu 10 h unter atmosphärischen Bedingungen bei bis zu 70 °C erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the harden for up to 10 hours is carried out under atmospheric conditions at up to 70 ° C. Formstein mit einer Druckfestigkeit von 3 bis 20 N/mm2 und einer Rohdichte von 1 bis 1,5 kg/dm3, erhältlich durch ein Verfahren mit den Schritten des Herstellens einer Mischung, die aus Partikeln, die aus vorgenässtem Porenbetonbruchgranulat mit einer Korngröße von bis zu 10 mm bestehen, 150 bis 400 kg/m3 hydraulisch aushärtendem Zement, bis zu 20 Gew.-% Steinkohleflugasche, max. 50 Gew.-% inerten Zuschlagstoffen, ausgewählt aus Sand, Quarzsand und Kies, und einem Volumen Wasser besteht, des Pressens der Mischung in eine Form und des Aushärtenlassens, wobei das Pressen bei einem Druck von 3 bis 25 N/mm2 erfolgte und die Mischung beim Pressen einer Vibration von 30 bis 200 Hz ausgesetzt wurde. A shaped brick having a compressive strength of from 3 to 20 N / mm 2 and a bulk density of from 1 to 1.5 kg / dm 3 , obtainable by a process comprising the steps of preparing a mixture consisting of particles made of preassessed aerated concrete crushed granules having a grain size of up to 10 mm, 150 to 400 kg / m 3 of hydraulically hardening cement, up to 20% by weight hard coal fly ash, max. 50 wt .-% inert additives selected from sand, quartz sand and gravel, and a volume of water, the pressing of the mixture into a mold and the curing, wherein the pressing was carried out at a pressure of 3 to 25 N / mm 2 and the Mixture was subjected to a vibration of 30 to 200 Hz when pressing. Formstein nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine Grünstandfestigkeit von mindestens 0,2 N/mm2 und eine Bruchgrenze von mindestens 5 N/mm2 nach 28 Tagen Aushärtung bei Umgebungsbedingungen.A shaped brick according to claim 11, characterized by a green strength of at least 0.2 N / mm 2 and a breaking point of at least 5 N / mm 2 after 28 days curing at ambient conditions. Verwendung von Porenbetonbruchgranulat als poröse Partikel aus Calcium-Silikat-Hydrat-Matrix zur Herstellung von Formsteinen in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10.Use of aerated concrete crushed granules as porous particles of calcium silicate hydrate matrix for the production of shaped bricks in a method according to one of claims 1 to 10.
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